CN1519611A - 多光束激光扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多光束激光扫描装置，其包括多个设置在垂直方向上的激光二极管和具有多个准直透镜的准直透镜装置，该准直透镜被设置在激光光束的光路上，用以将激光二极管发射的激光光束变换为线性光束。准直透镜装置被设置为使相邻准直透镜装置在激光光束扫描方向上部分重叠的方式。每一准直透镜具有不同的焦距。

Description

多光束激光扫描装置
技术领域
本发明涉及一种用于成像仪的激光扫描装置，且特别的，涉及一种应用于彩色成像仪的多光束激光扫描装置。
背景技术
激光扫描装置通过对光敏元件使用激光束扫描而在光敏元件表面形成一静电潜像。图1给出了一常规激光扫描装置10。
如图1所示，常规激光扫描装置10包括：一激光二极管11，用于发射激光束；一准直透镜12，用于使发射出的激光光束相对于光轴平行；和一圆柱形透镜13，用于将平行光束变换为水平线性光束。激光扫描装置10进一步包括一多边形反射镜14，用于以固定的速度在预定角度范围内反射该水平线性光束。激光扫描装置10还包括一相对于另一光轴有给定折射率的Fθ透镜15，其通过在主扫描方向上折射以固定的速度反射自多边形旋转镜面14的光束，并调整各种偏差，从而将光束聚焦在扫描面上。激光扫描装置10还包括反射镜面16，用于在一预定方向上反射来自Fθ透镜15的激光光束，从而使光束入射在感光鼓O的表面，也就是扫描平面上。
同时，常规的成像仪具有多个粘有不同颜色显影剂的感光鼓O1，O2，O3，O4，以用于彩印。该图像成形仪包括一具有多个激光光源的多光束激光扫描装置，以在每个感光鼓O1，O2，O3，O4上形成潜像。图2中给出了常规多光束激光装置。
如图2所示，常规多光束激光扫描装置100包括：一激光光源装置110，用于发射对应于每一感光鼓O1，O2，O3，O4的激光光束；一圆柱体透镜120，用于将由激光光源装置110发射出的多个平行光束变换为水平线性光束；和一多边形旋转反射镜130，用于在给定的角度内反射水平线性光束，且以一固定的速度旋转。激光光源装置110包括：Fθ透镜140，其相对于光轴具有一给定的折射率且在主扫描方向上折射发射自多边形旋转反射镜130的光束；和多个反射镜装置150，用于反射来自Fθ透镜140的光线，使之投射在每个感光鼓O1，O2，O3，O4的表面上。
如图3所示的激光光源装置110中，相互邻接的设置了多个用于发射激光光束的激光二极管111，112，113，114以及多个对应的准直透镜装置115，116，117，118。每个准直透镜装置115，116，117，118包括准直透镜115a，116a，117a，118a和狭缝115b，116b，117b，118b。
然而在常规多光束激光扫描装置100中，对应于激光二极管111，112，113，114的准直透镜装置115，116，117，118被设置在垂直方向上，以致于光源装置110的高度增加。而且，由于由激光二极管111，112，113，114所发射的激光光束L的光轴之间的间隙较宽，设置在激光光束L路径上的部件的高度增加。结果，激光扫描装置100的高度H1增加，从而增加了成像仪的尺寸。此外，由于高度的增加，需要大输出的电动机，导致了更高的制造成本。
发明内容
因此，本发明的一个方面在于克服现有技术中的上述的和/或其他问题。
本发明的另一个方面在于通过减少互相平行设置的多个激光二极管之间的和由每一激光二极管中发射的激光光束的光轴之间的间隙，提供一种更低成本和更小尺寸的多光束激光扫描装置。
本发明的其他方面以及优点部分地将在下面的描述中给出，且部分地，在说明书中显而易见或通过发明实施例得出。
本发明前述的和/或其他方面可以通过提供一多光束光扫描装置取得，该装置包括：多个沿直线设置的激光二极管，用于发射激光光束；和多个准直透镜装置，每一准直透镜装置包括一沿被发射出的激光光束的光路设置的准直透镜，以将被发射的激光光束变换为线性光束，其中准直透镜装置在激光光束扫描方向上相互部分地重叠。
每一准直透镜可以具有不同的焦距，从而每一准直透镜装置可以将激光光束聚焦在同一平面上。
每一准直透镜可以具有相同的焦距且多个激光二极管被设置在距每个准直透镜相同的距离上，从而使得每一准直透镜装置将光束聚焦在同一平面上。
本发明中前述的和/或其他方面可以通过提供一多光束激光扫描装置取得，该装置包括：设置在一直线上的第一至第四激光二极管；和第一至第四准直透镜装置，其中每一准直透镜装置包括一将被发射的激光光束分别转换为线性光束的准直透镜，其中第一和第三准直透镜装置被设置在第一平面上并具有第一焦距，且第二和第四准直透镜装置被设置在第二平面上并具有第二焦距，从而相邻的准直透镜装置在激光光束扫描方向上部分地重叠。
准直透镜的表面可以是球形或非球形。此外，准直透镜可以由玻璃或者塑料制成。更进一步的是，准直透镜可以包括一具有负曲率的透镜和一正曲率的透镜。
附图说明
结合附图，本发明的这些和/或其他方面以及优点将在下面关于优选实施例的描述中更加清楚和易于理解，附图中：
图1是常规激光扫描装置的透视图；
图2是常规多光束激光扫描装置的示意图；
图3是如图2的常规多光束激光扫描装置的局部图；
图4是根据本发明一实施例的多光束激光扫描装置的结构示意图；
图5是如图4的多光束激光扫描装置的局部图；
图6是根据本发明另一实施例的多光束激光扫描装置的局部图。
具体实施方式
参照附图，对本发明优选实施例进行详细的描述，其中所有相同的附图标记表示相同的部件。
如附图4和5所示，根据本发明第一实施例的多光束激光扫描装置200包括：一激光光源装置210，一圆柱形透镜220，一多边形旋转反射镜230，一Fθ透镜240和一反射镜装置250。
激光光源装置210包括从第一至第四沿同一直线垂直成列设置的激光二极管211，212，213，214和对应于每个激光二极管211，212，213，214的第一至第四准直透镜装置215，216，217，218。第一至第四的准直透镜装置215，216，217，218分别包括准直透镜215a，216a，217a，218a，该准直透镜将由每个激光二极管211，212，213，214发射的每一激光光束L1，L2，L3，L4变换成线性光束。第一至第四准直透镜装置进一步包括在光束扫描方向上设置在准直透镜215a，216a，217a，218a前面的狭缝215b，216b，217b，218b。
每个准直透镜装置215，216，217，218设置成在光束扫描方向上相互部分地重叠。换句话说，第一和第二准直透镜装置215，216，第二和第三准直透镜装置216，217，以及第三和第四准直透镜装置217，218是部分重叠的。因此，第一准直透镜装置215和第四准直透镜装置218之间的距离被缩短，且激光光源装置210的高度也被缩短。
第一激光二极管211和第一准直透镜装置215之间的距离D1，和第三激光二极管213和第三准直透镜装置217之间的距离D3是相同的。第二激光二极管212和第二准直透镜装置216之间的距离D2，和第四激光二极管214和第四准直透镜装置218之间的距离D4也是相同的。因此，第一和第三准直透镜装置215，217位于与每一激光光束L1，L2，L3，L4垂直的同一平面上。第二和第四准直透镜装置216，218也位于与激光光束L1，L2，L3，L4相垂直的另一平面上。
形成于每一准直透镜装置215，216，217，218内的每一准直透镜215a，216a，217a，21 8a具有各自的焦距。换句话说，第一准直透镜215a和第三准直透镜217a具有相同的焦距，且第二准直透镜216a和第四准直透镜218a具有相对于第一准直透镜215a和第二准直透镜216a较小的焦距。因此，由每一激光二极管211，212，213，214发出的激光光束L1，L2，L3，L4在通过每个准直透镜装置215，216，217，218后可以被聚焦在垂直于光束L1，L2，L3，L4的同一平面上。
每一准直透镜215a，216a，217a，218a的表面可以是球形或非球形的且包括具有负曲率或正曲率的透镜。另外，每个准直透镜215a，216，217a，218a可以由玻璃或塑料制成。
在激光光束L1，L2，L3，L4通过准直透镜装置215，216，217，218之后，圆柱形透镜220将每一激光光束L1，L2，L3，L4变换为线性光束。如图4所示，圆柱形透镜220足够大，以使由第一激光二极管211和第四激光二极管214各自发出的激光光束L1，L4通过。
多边形旋转反射镜230具有多个反射面，且通过一发动机231旋转并按照固定的速度以预定的角度反射接收自圆柱形透镜220的线性光束，由此每一线性光束被分别扫描至感光鼓OO1，OO2，OO3，OO4的平面上。
Fθ透镜240具有相对于每一激光光束L1，L2，L3，L4的光轴的固定折射率。Fθ透镜240折射由多边形旋转反射镜230反射的激光光束L1，L2，L3，L4并通过对光束偏差的调整将每一激光光束L1，L2，L3，L4分别聚焦到感光鼓OO1，OO2，OO3，OO4的扫描平面上。
反射镜装置250分开由Fθ透镜240射出的相互平行的每一激光光束L1，L2，L3，L4并将被分开的光束分别反射至每一感光鼓OO1，OO2，OO3，OO4上。反射镜装置250包括第一，二和第三分光镜251，252，253和第一至第六反射镜254，255，256，257，258，259。
如上所述的多光束激光扫描装置200，准直透镜装置215，216，217，218被设置为互相部分地重叠，以致每个激光二极管211，212，213，214更加靠近，且因此每一激光光束L1，L2，L3，L4之间的间隔变得更窄。从而，形成于光路上的圆柱形透镜220、多边形透镜230、Fθ透镜240变的更小，且由此，多光束激光扫描装置200比常规多光束激光扫描装置100在高度上更小(H2＜H1)。
由第一至第四激光二极管211，212，213，214发射的每一激光光束L1，L2，L3，L4在通过第一至第四准直透镜装置215，216，217，218后分别被变换为平行光。具有相同发光度的每一激光光束L1，L2，L3，L4在通过准直透镜装置215，216，217，218后入射在圆柱形透镜220上，每一准直透镜装置分别具有各自的焦距和相对于每一激光二极管211，212，213，214的距离。
来自圆柱形透镜220的每一激光光束L1，L2，L3，L4被变换为平行线性光束，接着被多边形旋转反射镜230在预定的角度内或以左或右的方向反射。每一由多边形旋转反射镜230反射的激光光束L1，L2，L3，L4通过Fθ透镜240，接着平行地入射到第一分光镜251上。在入射到第一分光镜251之后，第一和第二激光光束L1、L2被反射至第一反射镜254上，第三和第四激光光束L3、L4被反射至第二反射镜255上。
在平行入射至第一分光镜251上的第一至第四激光光束L1，L2，L3，L4中，第一和第二激光光束L1，L2被反射至第一反射镜254，且第三和第四激光光束L3，L4被反射至第二反射镜255。入射在第一反射镜254上的第一和第二激光光束L1，L2被反射至第二分光镜252上，然后，第一激光光束L1又被第二分光镜252反射至第三反射镜256上。第二激光光束L2又被反射至第四反射镜257上。
而且，入射在第二反射镜255上的第三和第四激光光束L3，L4被反射至第三分光镜253上，且接着第三激光光束L3又被第三分光镜253反射至第五反射镜258上，且第四激光光束L4又被反射至第六反射镜259上。最后，反射至第三至第六反射镜256，257，258，259的每一激光光束L1，L2，L3，L4又被分别反射到第一和第四感光鼓OO1，OO2，OO3，OO4上，从而在每一感光鼓OO1，OO2，OO3，OO4上分别形成静电潜像。
如图6所示的根据本发明的第二实施例的多光束激光扫描装置，具有一激光光源装置310。多光束激光扫描装置也包括一圆柱形透镜，一多边形旋转镜，一Fθ透镜和一反射镜装置，虽然未被单独示出，但与图4所示的类似。
激光光源装置310具有多个二极管311，312，313，314和相应的准直透镜装置315，316，317，318。准直透镜装置315，316，317，318分别包括具有相同焦距的准直透镜315a，316a，317a，318a以及设置在准直透镜315a，316a，317a，318a前的狭缝315b，316b，317b，318b。由光束扫描的起点看，每个准直透镜装置315，316，317，318部分地重叠。因此每一准直装置315，316，317，318和每一激光二极管311，312，313，314之间的间隔减少了，且激光光源装置310也可以在高度上得到减少。由于每一激光二极管311，312，313，314被设置为离每个准直透镜装置315，316，317，318相同的距离d1，d2，d3，d4，由每个准直透镜装置出射的激光光束L1，L2，L3，L4能够以相同的发光度入射在圆柱形透镜上。
根据如上所述的本发明的第一实施例，由于多个准直透镜被设置成相互部分地重叠，每个准直透镜装置215，216，217，218之间的间隔被减少了，同时每个激光二极管211，212，213，214以及每个由激光二极管211，212，213，214发射出的激光光束L1，L2，L3，L4之间的距离也被减少了。从而，沿着从激光二极管211，212，213，214至反射镜装置的光路设置的各个部件的尺寸变得更小，由此多光束扫描装置200的高度H2小于常规多光束激光扫描装置100的高度H1。从而，成像仪的尺寸也可以被减少。
特别地，被设置在光路上的、高速运转的多边形旋转镜230的高度也可以被减少，从而可以使用具有较低输出的发动机231以驱动多边形旋转镜230，由此减少制造成本。
尽管本发明的一些实施例已经被给出并描述，但可以理解的是，本领域技术人员可以在不背离本发明原理和精神的前提下，对这些实施例进行变化，本发明的范围由权利要求书及其等价物限定。

Claims (32)

1.一种多光束激光扫描装置，包括：
用以发射激光光束的多个激光二极管；和
多个准直透镜装置，均包括准直透镜，该准直透镜被设置在所发射的激光光束的光路上以将该被发射的激光光束变换成线性光束，其中，准直透镜装置在激光光束扫描方向上互相部分地重叠。
2.如权利要求1所述的多光束激光扫描装置，其中，准直透镜具有多个焦距且每一准直透镜装置将各个激光光束会聚在相同的平面上。
3.如权利要求2所述的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜具有球状表面。
4.如权利要求2的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜具有非球状的表面。
5.如权利要求2的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜由玻璃制成。
6.如权利要求2的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜由塑料制成。
7.如权利要求2的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜包括具有负曲率的第一透镜和正曲率的第二透镜。
8.如权利要求1的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜具有相同的焦距，且多个激光二极管被设置成离每个准直透镜和准直透镜装置相同的距离以将每个发射出的激光光束聚焦在相同的平面上。
9.如权利要求8的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜具有球状的表面。
10.如权利要求8的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜具有非球状的表面。
11.如权利要求8的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜由玻璃制成。
12.如权利要求8的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜由塑料制成。
13.如权利要求8的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜包括一具有负曲率的透镜和一具有正曲率的透镜。
14.一种多光束激光扫描装置，包括：
用以发射激光光束的第一到第四激光二极管；和
第一到第四准直透镜装置，每一准直透镜装置包括一准直透镜，用以将发射出的各个激光光束变换为线性光束，其中，第一和第三准直透镜装置的准直透镜被设置在第一平面内并具有第一焦距，且第二和第四准直透镜装置的准直透镜被设置在第二平面内并具有第二焦距，从而，相邻的准直透镜装置在激光扫描方向上部分地重叠。
15.如权利要求14的多光束激光扫描装置，其中，准直透镜的表面为球状。
16.如权利要求14的多光束激光扫描装置，其中，准直透镜的表面为非球状。
17.如权利要求14的多光束激光扫描装置，其中，准直透镜由玻璃制成。
18.如权利要求14的多光束激光扫描装置，其中，准直透镜由塑料制成。
19.如权利要求14的多光束激光扫描装置，其中，每一准直透镜包括一具有负曲率的透镜一具有正曲率的透镜。
20.一种仪器，包括：
设置在第一方向上的第一和第二激光单元，用以在第二方向上发射第一和第二激光光束；以及
第一和第二透镜装置，分别用以接收第一和第二激光光束且将接收到的第一和第二激光光束变换为第一和第二线性光束，其中，第一和第二透镜装置在第一方向上相互部分地重叠。
21.如权利要求20的仪器，其中，第一和第二激光装置在第一方向上被设置在一条直线上。
22.如权利要求20的仪器，其中，第一方向为激光扫描方向。
23.如权利要求20的仪器，其中，第一和第二激光装置被在第二方向上相对地设置。
24.如权利要求20的仪器，进一步包括：
设置在第一方向上的第三和第四激光装置，用以分别发射第三和第四激光光束；以及
第三和第四透镜装置，分别用以接收第三和第四激光光束且将接收到的第三和第四激光光束变换为第三和第四线性光束；
其中，第三和第四透镜装置在第一方向上相互重叠，且第二和第三透镜装置在第一方向上相互重叠。
25.如权利要求24的仪器，其中，第一和第三激光装置在第一方向上被设置在第一直线上，并且，第二和第四激光装置在第一方向上被设置在第二直线上，该第二直线在第二方向上相对第一直线设置。
26.如权利要求24的仪器，其中，第一和第三透镜装置在第一方向上被设置在第一直线上，并且，第二和第四激光装置在第一方向上被设置在第二直线上，该第二直线在第二方向上相对第一直线设置。
27.如权利要求20的仪器，其中，第一和第二透镜装置分别包括：
将接收到的激光光束变换为线性光束的准直透镜；和，接收线性光束的狭缝。
28.如权利要求25的仪器，其中，第一激光装置和第一透镜装置之间的距离与第三激光装置和第三透镜装置之间的距离相同。
29.如权利要求28的仪器，其中，第二激光装置和第二透镜装置之间的距离与第四激光装置和第四透镜装置之间的距离相同。
30.如权利要求29的仪器，其中，第一透镜装置和第三透镜装置具有相同的焦距，且第二透镜装置和第四透镜装置具有小于第一和第三透镜装置焦距的焦距。
31.如权利要求23的仪器，其中，第一和第二透镜装置的焦距相同。
32.如权利要求23的仪器，其中，第一激光装置和第一透镜装置之间的距离与第二激光装置和第二透镜装置之间的距离相同。
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